以下、本発明の情報記録装置におけるヘッド支持機構の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
磁気ディスク装置の構成を示す図19において、70は磁気ディスク、1は磁気ディスク70をその中心で軸支して高速回転で駆動するスピンドルモータ、2はヘッドアクチュエータである。ヘッドアクチュエータ2は、回動軸3に軸支されたアクチュエータアーム4と、アクチュエータアーム4に連設されて回動軸3の反対側に位置するコイルアーム5と、コイルアーム5に取り付けられたコイル6と、アクチュエータアーム4の遊端側に基端部が取り付けられたスライダ支持ビーム20と、スライダ支持ビーム20の遊端側に取り付けられたスライダ50などを備えている。スライダ50にはヘッドが搭載されている。7はコイル6に対向して筐体に取り付けられた永久磁石である。図19でヘッド支持機構100に相当するのは、スライダ支持ビーム20とスライダ50の部分である。
図1は本発明の好ましい実施の形態のヘッド支持機構100を示し、図2はヘッド支持機構100を分解した状態を示す。ヘッド支持機構100は、その構成要素として、大きく分けて、ベースプレート10、ロードビーム20、フレクシャ30、薄膜圧電体ユニット40、スライダ50および磁気ヘッド60を備えて構成されている。ロードビーム20は、スライダ支持ビームの代表例であり、薄膜圧電体ユニット40は変位部材の代表例である。
ベースプレート10は、図19に示すアクチュエータアーム4に取り付けられる。ロードビーム20は、その基端側がベースプレート10に固定されている。ロードビーム20は、その板面に対する法線方向に弾性を有している。ロードビーム20の遊端側にスライダ50の回動中心をなす突起28が設けられている。突起28にはスライダ支持部材32が回動自在に支持されている。スライダ支持部材32にスライダ50が固定されている。スライダ50にはヘッド60が搭載されている。スライダ支持部材32とロードビーム20との間にはフレクシャ30が張設されている。フレクシャ30には薄膜圧電体ユニット40が貼り付けられている。薄膜圧電体ユニット40を貼り付けている部分よりさらに先端側にあるフレクシャ先端部33fにスライダ支持部材32が貼り付けられている。
薄膜圧電体ユニット40の伸縮の動作によってスライダ支持部材32を、突起28を回動中心として回動させるようになっている。フレクシャ30は、薄膜圧電体ユニット40およびスライダ支持部材32を貼り付けている部分を除いて、ロードビーム20に接合されている。フレクシャ30には、ヘッド60および薄膜圧電体ユニット40に対する配線が形成されている。
以下、個々の部品について詳しく説明する。
ロードビーム20は、図1および図2に示すように、矩形状のベースプレート10に例えばビーム溶接などにより固定される基端部21と、基端部21から先細り状に延在されたネック部22と、ネック部22においてその中央に形成された開口部23と、ネック部22に連続して直線的かつ先細り状に延在するビーム主部24と、ビーム主部24の先端に連続する支持部25と、支持部25の左右両側から立ち上がる一対の規制部26a,26bとを備えている。ネック部22における開口部23の両側部分は、一対の板バネ部27a,27bとして構成されている。支持部25のほぼ中央部には、突起28が一体的に形成されている。一対の規制部26a,26bは、支持部25の先端から基端部21に向かって直線状に、そして互いに平行に延出されている。
フレクシャ30は、図4に示すように、フレクシャ基板31と、スライダ支持部材32と、これらフレクシャ基板31とスライダ支持部材32とをつなぐ役割をもつフレキシブルな配線基板33と、配線基板33にパターン配線されたヘッド用配線34および薄膜圧電体用配線35との5つを、その大きな構成要素としてもっている。フレクシャ基板31とスライダ支持部材32とは、金属好ましくはステンレス鋼で構成されている。配線基板33はポリイミド樹脂等の絶縁膜で構成されている。この配線基板33にヘッド用配線34と圧電体用配線35とがパターニングされている。
圧電体用配線35には3種類がある。これを図8で説明する。図8は、配線基板33とスライダ支持部材32とを、両者を区別することなく示している。圧電体用配線35の構成要素として、1つは第1の圧電体用配線35aであり、他の1つは第2の圧電体用配線35bであり、さらに他の1つは第3の圧電体用配線35cである。これ以外に、スライダ50をグランドレベルにするための一対のグランド配線35dがある。
フレクシャ30における配線基板33は、図2に示すように、ロードビーム20のビーム主部24に対して先端側を除いて接合されるべきフレキシブルな基板主部33Xと、ロードビーム20の基端部21に接合されるべき外部接続用の端子保持部33Yと、基板主部33Xと端子保持部33Yとをクランク状につなぐ連結部33Zとを有して一体的に構成されている。
配線基板33における基板主部33Xは、図4および図8に示すように、二股状の圧電体支持部33a,33bと、その間のスリット33cと、圧電体支持部33a,33bの先端側にくびれた形状をもって局部的に細い幅の状態で形成された一対の弾性ヒンジ部33d,33eと、弾性ヒンジ部33d,33eのさらに先端側で両者をつなぐフレクシャ先端部33fとを有する状態で一体的に形成されている。スリット33cは、圧電体支持部33a,33bの領域からフレクシャ先端部33fまでわたっている。弾性ヒンジ部33d,33eの部分も含めて配線基板33はその全体がポリイミド樹脂等から構成されており、ヘッド用配線34や圧電体用配線35に対する絶縁膜を兼ねている。
一対の弾性ヒンジ部33d,33eは、ロードビーム20の長手方向に沿う中心線に関して対称的な位置に配されている。より詳しくは、一対の弾性ヒンジ部33d,33eは、ロードビーム20の突起28を通りロードビーム20の中心線に対する直角方向の直線上に配置されている。
図8に示すように、配線基板33にパターニングされたヘッド用配線34には、左側サイドに沿って配線された第1のヘッド配線34aと第2のヘッド配線34bと、右側サイドに沿って配線された第3のヘッド配線34cと第4のヘッド配線34dとがある。これらの配線はフレクシャ先端部33fまで延出され、そこでそれぞれランド34a′,34b′,34c′,34d′を形成している。
左側の圧電体支持部33aの外側端縁には第1のヘッド配線34aおよび第2のヘッド配線34bが配線され、内側端縁にはスリット33cに沿ってグランド配線35dが配線されている。第1および第2のヘッド配線34a,34bはそれぞれフレクシャ先端部33fまで延出され、そこでそれぞれランド34a′,34b′を形成している。また、右側の圧電体支持部33bの外側端縁には第3のヘッド配線34cおよび第4のヘッド配線34dが配線され、内側端縁にはスリット33cに沿ってグランド配線35dが配線されている。第3および第4のヘッド配線34c,34dはそれぞれフレクシャ先端部33fまで延出され、そこでそれぞれランド34c′,34d′を形成している。
図8に示すように、第3の圧電体用配線35cのランド35c′はスリット33cの奥側端部の近傍に配置され、第1の圧電体用配線35aのランド35a′と第2の圧電体用配線35bのランド35b′はランド35c′に関してその左右両側に対称的に配置されている。グランド配線35dのランド35d′はスリット33cの先端側端部の近傍に配置され、そこからスリット33cの両側を通って第3の圧電体用配線35cのランド35c′に接続されている。
図4に示すように、フレクシャ基板31とスライダ支持部材32と配線基板33とからなるフレクシャ30は、その製造において、ヘッド用配線34と圧電体用配線35とを被覆する状態でフレクシャ基板31とスライダ支持部材32のもとになるステンレス鋼板上にモールド成形される。その成形の後にステンレス鋼板に対するエッチングによるトリミング加工を施してフレクシャ基板31とスライダ支持部材32とを現出させる。結果として、形態的には、フレクシャ基板31とスライダ支持部材32とが配線基板33を介して連結された状態となっている。
以下の説明のために、図1および図4に、スライダ50についてのピッチング方向Dp、ローリング方向Drおよびヨーイング方向Dyを示す。
ピッチング方向Dpはロードビーム20の幅方向の軸心まわりの揺動方向であり、ローリング方向Drはロードビーム20の長手方向の軸心まわりの揺動方向であり、ヨーイング方向Dyはロードビーム20の法線方向の軸心まわりの揺動方向である。
このようにフレクシャ基板31に対してフレキシブルな配線基板33を介して、特に一対の弾性ヒンジ部33d,33eおよびフレクシャ先端部33fを介して取り付けられたスライダ支持部材32は、ピッチング方向Dpでもローリング方向Drでもフレキシブルな状態となる。結果として、スライダ支持部材32およびその上のスライダ50は、ピッチング方向Dpおよびローリング方向Drでの自由度をもっている。
このようにスライダ50をピッチング方向Dpおよびローリング方向Drで自由に動くように構成してあるので、高速回転する磁気ディスク70の表面が波打ったとしても、磁気ディスク70の表面に対するスライダ50の浮上特性を充分に良好なものとすることができる。
ピッチング方向Dpでもローリング方向Drでも自由に動くスライダ50を、その自由な動きの中で、トラッキング補正のためにいかに円滑に回動させるかが重要である。この回動の方向がヨーイング方向Dyである。スライダ50の自由なピッチングおよびローリングを維持しつつ、トラッキング補正に際してスライダ50のヨーイングをいかに高速応答できるようにするかが重要である。
スライダ支持部材32およびスライダ50の回動中心であるロードビーム20上の突起28は、図8、図5および図12(a)に示すように、スライダ支持部材32の面積範囲内にある。
図4および図5に示すように、スライダ支持部材32は、フレクシャ先端部33fに対して連結される主部32aと、この主部32aの後縁の中央部から折り曲げられて、スライダ50をその重心またはその近傍で固定するスライダ重心保持部32bと、スライダ重心保持部32bに関して主部32aの質量とバランスをとるための左右一対の質量平衡部32c,32dから構成されている。スライダ重心保持部32bは、フレクシャ30のスリット33cを下側から上側に向けて通して突出しており、その下面にロードビーム20の突起28を当接させるようになっている。スライダ支持部材32は、その全体が1枚の金属板で構成されており、スライダ重心保持部32bは段状の折り曲げ加工で形成されている。このスライダ重心保持部32bは、スライダ支持部材32の基準面より法線方向に突出している。
スライダ支持部材32に一対の質量平衡部32c,32dを連設してあることの利点を説明する。
フレクシャ先端部33fは、スライダ50の電極端子52a,52b,52c,52dに接続されるランド34a′,34b′,34c′,34d′を備えている。したがって、フレクシャ先端部33fは補強されなければならない。そこで、フレクシャ先端部33fをスライダ支持部材32によって支持している。しかし、このスライダ支持部材32が、圧電体支持部33a,33bに当接することは好ましいことではない。スライダ支持部材32は、圧電体支持部33a,33bに対して自由に動かなければならないからである。その単純な対応は、図13(a)に示すようなものとなる。
比較例を図13(b)に示す。図13(b)において、32a′は矩形状の主部、32bはスライダ重心保持部である。この形態は、上記のスライダ支持部材32′が圧電体支持部33a,33bに当接しないという条件を満たすことができる。
スライダ50は、その重心が突起28に支持されているので、突起28に関してスライダ50は質量バランスが良い。しかし、図13(b)の比較例の場合、突起28を中心とするヨーイング方向Dy、ピッチング方向Dpでの質量のバランスが良くない。突起28に関してK方向側に質量が偏っている。スライダ50とスライダ支持部材32′とは一体で回動するので、全体としての質量バランスが必要である。そうでないと、磁気ディスク70に対するスライダ50の平行性が損われる。
突起28に関してピッチング方向Dpでもローリング方向Drでも質量バランスを確保するとともに、圧電体支持部33a,33bには当らないようにするための工夫として、図13(a)に示すような形状のスライダ支持部材32に構成している。それは、主部32aから左右対称的に質量平衡部32c,32dを延出した形状となっている。主部32aから左右方向で外側に延出し、さらにロードビーム20の基端側に延出している。質量平衡部32c,32dは圧電体支持部33a,33bには当らない状態となっており、突起28を回動中心とするスライダ支持部材32およびスライダ50の自由な、そしてバランスの良い動きを保証することができる。
次に、薄膜圧電体ユニット40について説明する。薄膜圧電体ユニット40は、図6に示すように、二股状とされ根元のみでつながっている第1の薄膜圧電体素子40aと第2の薄膜圧電体素子40bとを有し、これら両薄膜圧電体素子40a,40bの間にスリット40cが形成されている。なお、この薄膜圧電体ユニット40の具体的構造については後述する。
スライダ50は、図3に示すように、セラミックス製のスライダ本体51に、ヘッド60を搭載しているとともに、ヘッド60に接続されている4つの電極端子52a,52b,52c,52dを列状に埋め込んでいる。ただし、その一部は表面に露出している。ヘッド60としては、例えば、磁気抵抗効果を応用したMRヘッドまたはGMRヘッドからなる再生ヘッドと、誘導型のインダクティブヘッドからなる記録ヘッドとにより構成される複合型の磁気ヘッドを採用することができる。
スライダ本体51の上面は、エアーベアリング面53に構成されている。エアーベアリング面53は、磁気ディスク70(図5参照)の表面にその高速回転によって生じる空気流をスライダ50のピッチング方向(磁気ディスクの接線方向)に沿って通流させて、磁気ディスク70との間にエアー潤滑膜を形成するものである。このエアー潤滑膜によってスライダ50が磁気ディスク70の表面に対して微小間隔を隔てて浮上することになる。
以上によって、ベースプレート10、ロードビーム20、フレクシャ30、薄膜圧電体ユニット40、スライダ50およびヘッド60の各構成要素についての個別的な説明を終わる。
次に、各構成要素の相互関係について説明する。
図1および図2に示すように、ロードビーム20をその基端部21においてベースプレート10に対してビーム溶接等により一体的に固定してある。ロードビーム20に対してフレクシャ30をその先端側は除いてビーム溶接または接着剤を介して一体的に固定してある。
図1に示すように(図2参照)、フレクシャ30の端子保持部33Yをロードビーム20の基端部21に固定し、基板主部33Xをその先端側の薄膜圧電体ユニット40に相当する箇所は除いてビーム主部24に固定し、フレクシャ先端部33fを支持部25に載置してある。このとき、フレクシャ30における左右一対の圧電体支持部33a,33bは、ビーム主部24には固定しない。一対の圧電体支持部33a,33bを固定せずにフリーにするのは、この圧電体支持部33a,33bの変位(伸縮)を許容するためである。その変位は、第1および第2の薄膜圧電体素子40a,40bによって生起される。スライダ支持部材32およびフレクシャ先端部33fは、ビーム主部24には固定されていない。
また、図5に示すように、スライダ支持部材32において段状に折り曲げ加工されたスライダ重心保持部32bに対してロードビーム20の突起28が当接している。ロードビーム20には、その基端側の板バネ部27a,27bによる付勢力が法線方向にかけられている。その付勢力は突起28からスライダ重心保持部32bに作用する。一方、スライダ50は、高速回転する磁気ディスク70の表面の空気流によりスライダ支持部材32側に押圧される。結果として、突起28とスライダ重心保持部32bとは、点で圧接され、相対移動に対しては摩擦力が発現するようになっている。ロードビーム20の突起28は、左右一対の圧電体支持部33a,33b間のスリット33cを下側から上方に突出している。
図9(a)および図9(b)に示すように、左右一対の圧電体支持部33a,33bに対して薄膜圧電体ユニット40の左右一対の薄膜圧電体素子40a,40bが接着により一体接合されている。薄膜圧電体ユニット40への配線接続については後述する。
ヘッド60を搭載したスライダ50がスライダ支持部材32の段状のスライダ重心保持部32bおよびフレクシャ先端部33fに接着をもって一体的に固定されている(図5参照)。スライダ50の前端下縁がフレクシャ先端部33fに接着され、スライダ50の下面の幾何学的中心すなわち重心が段状のスライダ重心保持部32bの上面に接着されている。スライダ50における電極端子52a,52b,52c,52d(図3参照)がフレクシャ先端部33fにおけるランド34a′,34b′,34c′,34d′(図4および図8参照)に電気的に接続されている。
スライダ支持部材32は、図1に示すように、ロードビーム20の先端部の左右一対の規制部26a,26bの間に挿入され、突起28とスライダ重心保持部32bとが大きく離れないように位置規制されている(図10参照)。
スライダ50、スライダ支持部材32およびフレクシャ先端部33fは一体であり、回動対象を構成している。この回動対象は、くびれ形状の弾性ヒンジ部33d,33eの箇所での弾性的な変形をもって、ロードビーム20の突起28を回動中心として回動するようになっている。
次に、薄膜圧電体ユニット40の具体的構造について説明する。図6は薄膜圧電体ユニット40を示す平面図である。図7は図6におけるA−A線での断面図である。この図7では理解を助けるために厚み方向での縮尺を実際より大きくして描いている。
薄膜圧電体ユニット40は、スリット40cを介して二股状とされ根元のみでつながっている左右の第1の薄膜圧電体素子40aと第2の薄膜圧電体素子40bとを有している。
第1の薄膜圧電体素子40aも第2の薄膜圧電体素子40bもその構造は同じとなっている。その構造は次のとおりである。上位の薄膜圧電体素子41と下位の薄膜圧電体素子42とが積層され、導電性接着剤43を介して一体的に接合されている。上位の薄膜圧電体素子41は、薄膜圧電体41pの両面に第1の電極41aと第2の電極41bとを一体化したものであり、下位の薄膜圧電体素子42は、同様に薄膜圧電体42pの両面に第3の電極42cと第4の電極42dとを一体化したものである。これらの電極は金属の薄膜で形成されている。第2の電極41bと第3の電極42cとの間に前記の導電性接着剤43が介在され、両者が一体的に接合されている。
そして、左右の薄膜圧電体素子40a,40bは、その全体が柔軟性のあるコーティング樹脂44によって被覆されて一体化されている。
図9(a)は図8におけるB−B線での断面図である。図9(b)は配線状態を分かりやすくするために変則的に切断した断面図である。
図6、図7、図8および図9(b)に示すように、左右の薄膜圧電体素子40a,40bの基部には、接続用孔45a,45bが形成されており、この接続用孔45a,45bには、第2の電極41bと第3の電極42cとを電気的に接続するためのグランド金属膜47a,47bが充填されている。
図9(a)および図9(b)に示すように、第1の薄膜圧電体素子40aおよび第2の薄膜圧電体素子40bはそれぞれ、フレクシャ30における配線基板33の圧電体支持部33a,33bに載置され、接着剤を介して一体的に接合されている。
図8では薄膜圧電体ユニット40は鎖線で示されている。左側の第1の薄膜圧電体素子40aは、第1および第2のヘッド配線34a,34bとグランド配線35dとの間に配置されている。また、右側の第2の薄膜圧電体素子40bは、第3および第4のヘッド配線34c,34dとグランド配線35dとの間に配置されている。
図8および図9(b)に示すように、左側の第1の薄膜圧電体素子40aにおいて、上位の薄膜圧電体素子41の上側の第1の電極41aと下位の薄膜圧電体素子42の下側の第4の電極42dとがそれぞれワイヤーボンド線46aを介して第1の圧電体用配線35aのランド35a′に接続されている。また、右側の第2の薄膜圧電体素子40bにおいて、上位の薄膜圧電体素子41の上側の第1の電極41aと下位の薄膜圧電体素子42の下側の第4の電極42dとがそれぞれワイヤーボンド線46bを介して第2の圧電体用配線35bのランド35b′に接続されている。
第1の圧電体用配線35aおよび第2の圧電体用配線35bにはプラスの電圧が印加されるようになっている(図11(a)参照)。したがって、薄膜圧電体素子40a,40bにおいては、その薄膜圧電体41p,42pをサンドイッチ状に挟む2つの電極のうち両外側に位置する第1の電極41aと第4の電極42dとに対してプラスの電圧が印加されることになる。
薄膜圧電体ユニット40における左右の薄膜圧電体素子40a,40bにおいて、それぞれの接続用孔45a,45b(図6および図8参照)にはグランド金属膜47a,47bが充填状態で形成され、そのグランド金属膜47a,47bを介して上位の薄膜圧電体素子41の下側の第2の電極41bと下位の薄膜圧電体素子42の上側の第3の電極42cとが短絡的に接続されている。さらに、グランド金属膜47a,47bがそれぞれワイヤーボンド線48a,48bを介して第3の圧電体用配線35cのランド35c′に接続されている(図8および図9(b)参照)。第3の圧電体用配線35cはグランドに接続されるようになっている。したがって、薄膜圧電体素子40a,40bにおいては、その薄膜圧電体41p,42pをサンドイッチ状に挟む2つの電極のうち両内側に位置する第2の電極41bと第3の電極42cとに対してグランドの電位が印加されることになる(図11(a)参照)。
第1のヘッド配線34a、第2のヘッド配線34b、第3のヘッド配線34c、第4のヘッド配線34dからなるヘッド用配線34は、図2に示すように、クランク状の連結部33Zから端子保持部33Yへと引き回され、端子保持部33Yに形成された外部接続用ランド36に接続されている。また、第1の圧電体用配線35a、第2の圧電体用配線35b、第3の圧電体用配線35c、グランド配線35dからなる圧電体用配線35は、連結部33Zから端子保持部33Yへと引き回され、端子保持部33Yに形成された外部接続用ランド37に接続されている。外部接続用ランド36,37は外部の駆動回路(図示せず)に接続されるようになっている。
図11(a)に示すように、第1の圧電体用配線35aと第2の圧電体用配線35bとは共通の高電位側駆動配線35abに接続され、端子保持部33Yにおけるランド37を介して電源回路(図示せず)における高電位側電源端子に接続されている。第3の圧電体用配線35cは端子保持部33Yにおけるランド36を介して電源回路におけるグランドに接続されている。
次に、フレクシャ30に対するスライダ50の取り付けについて説明する。フレクシャ30の先端部におけるスライダ支持部材32に対してスライダ50を取り付けてあるが、スライダ50の下面の幾何学的中心すなわち重心をスライダ支持部材32における段状のスライダ重心保持部32bに当接させ、スライダ50の前端下縁をスライダ支持部材32上のフレクシャ先端部33fに当接させ、それらの当接箇所において接着剤を介して一体的に接合固定してある。ヘッド用配線34の端部におけるフレクシャ先端部33f上のランド34a′,34b′,34c′,34d′とスライダ50におけるヘッド60との接続をなす電極端子52a,52b,52c,52dとが導電性接着剤などを介して電気的かつ物理的に接続されている。
ロードビーム20とスライダ50との間に、スライダ重心保持部32bを有するスライダ支持部材32を介在させることは、次の利点をもたらす。
磁気ディスク装置の仕様の変更によって、磁気ディスク70に対するスライダ50の相対的な姿勢角、特にピッチング方向での傾きが異なる場合がある。各仕様ごとに対応するのではなく、ロードビーム20やスライダ50などは共用とし、スライダ支持部材32において段状に折り曲げ加工されたスライダ重心保持部32bの段差量などの寸法を調整することにより、スライダ50のピッチング方向での傾斜角度を設定することで複数仕様の変化に簡単に対応することができる。
次に、上記のように構成された実施の形態のヘッド支持機構100の動作を説明する。
図11(b)および図11(c)は、ヘッド60が目標トラックからオフトラックしたときの目標トラックへの復帰のトラッキング補正の制御において、左側の第1の薄膜圧電体素子40aおよび右側の第2の薄膜圧電体素子40bに対して印加する電圧の波形の一例を示す。Voは、ヘッド60が目標トラックにオントラックしている状態で左右の薄膜圧電体素子40a,40bの双方に等しく印加されているバイアス電圧である。
ヘッド60がオフトラックしたときのトラッキング補正の制御においては、第1の薄膜圧電体素子40aと第2の薄膜圧電体素子40bには、互いに逆位相の電圧が印加される。
磁気ディスク70にはあらかじめトラッキング用サーボ信号、アドレス情報信号、再生クロック信号等のプリフォーマット情報信号が記録されている。高速回転する磁気ディスク70に微小間隔を隔てて対向しているヘッド60は、プリフォーマット情報信号を再生し、図19に示すヘッド位置決め制御部8に送出される。ヘッド位置決め制御部8は、トラッキング用サーボ信号に基づいて所定の演算を行い、トラッキング補正のための駆動信号を生成し、両薄膜圧電体素子40a,40bに送出する。これにより、両薄膜圧電体素子40a,40bには、バイアス電圧Voを基準にして互いに逆極性の電圧が印加される。
ヘッド60が目標トラックから磁気ディスク70の半径方向外側に位置ずれを生じたとき、図11(b)および図11(c)に示す期間T1においては、第1の薄膜圧電体素子40aに対する印加電圧がバイアス電圧Voに対して増加し、同期して、第2の薄膜圧電体素子40bに対する印加電圧はバイアス電圧Voに対して減少するように電圧制御される。これにより、ヘッド60が半径方向内側に戻される。このときのオーバーシュートでヘッド60は目標トラックを越えて、さらに半径方向内側に変位する。そこで、期間T2の制御に移る。
期間T2においては、期間T1とは逆に、第1の薄膜圧電体素子40aに対する印加電圧がバイアス電圧Voに対して減少し、同期して、第2の薄膜圧電体素子40bに対する印加電圧はバイアス電圧Voに対して増加するように電圧制御される。これにより、ヘッド60が半径方向外側に戻される。
図12(b)は図12(a)の構成を模式的に示している。左側の圧電体支持部33aと第1の薄膜圧電体素子40aとが第1のビームB1を構成し、右側の圧電体支持部33bと第2の薄膜圧電体素子40bとが第2のビームB2を構成し、スライダ支持部材32とフレクシャ先端部33fとがリンクLを構成し、突起28および段状のスライダ重心保持部32bがリンクLの回動中心Oを構成し、スライダ50がリンクLと一体の長さdのアームA1を構成し、そのアームA1の先端にヘッド60が位置している。
リンクLは、その両端において第1のビームB1と第2のビームB2に対して相対回動自在となっている。それは、くびれ形状の弾性ヒンジ部33d,33eによる。弾性ヒンジ部33d,33eが揺動支点C1,C2を構成する。弾性ヒンジ部33d,33eは、スライダ50のピッチング方向Dp、ローリング方向Drおよびヨーイング方向Dyにおいて柔軟な構成となっており、磁気ディスク70に対するスライダ50の良好な浮上特性を与えている。両ビームB1,B2は並進的なリンク機構を構成している。もっとも、両ビームB1,B2がなすリンク機構は、必ずしも平行リンクである必要性はなく、両ビームB1,B2が対称的であればよく、両ビームB1,B2の平行性は必須ではない。
期間T1において、例えば図12(a)に示すように、第1の薄膜圧電体素子40aがその長さ方向において矢印D方向に収縮すると、第2の薄膜圧電体素子40bは逆に矢印E方向に沿って伸長する。期間T2においては、伸縮の方向性が上記とは逆になる。
第1の薄膜圧電体素子40aと第2の薄膜圧電体素子40bとの互いに逆方向の伸縮力は、その下側において一体的に接合されている一対の圧電体支持部33a,33bに対して伝えられる。圧電体支持部33a,33bとフレクシャ先端部33fとは、くびれ形状の弾性ヒンジ部33d,33eを介してつながっている。フレクシャ先端部33fはスライダ50の前端下縁を固定している。
左側の圧電体支持部33aに矢印D方向に沿った収縮力が作用し、同時に右側の圧電体支持部33bに矢印E方向に沿った伸長力が作用することにより、弾性ヒンジ部33d,33eを介してフレクシャ先端部33fがその下側の支持となっているスライダ支持部材32とともに矢印F方向へ首振り動作を起こす。これは、期間T1に相当する。期間T2では、フレクシャ先端部33fおよびスライダ支持部材32の首振り動作は矢印F方向とは逆方向となる。
スライダ支持部材32とフレクシャ先端部33fとは一体である。スライダ50の前端下縁はフレクシャ先端部33fに接着固定され(図5参照)、その電極端子52a,52b,52c,52dがフレクシャ先端部33fにおけるランド34a′,34b′,34c′,34d′に電気的に接続され、さらに、スライダ50の下面はその重心(幾何学的中心)においてスライダ支持部材32の段状のスライダ重心保持部32bに固定され、スライダ重心保持部32bの下面はロードビーム20の突起28により非固定の状態で支持されている。したがって、スライダ支持部材32およびフレクシャ先端部33fが首振り動作をするときは、段状のスライダ重心保持部32bの箇所で突起28を回動中心として首振り動作を行うことになる。これに伴い、スライダ50も突起28を回動中心として首振り動作を行い、スライダ50の前端面中央に配置されているヘッド60は突起28を回動中心として回動することになる。すなわち、矢印F方向またはその逆方向に沿って移動するが、この方向は磁気ディスク70におけるトラックを横切る方向である。なお、図12(b)において、dは、突起28を回動中心Oとするヘッド60の回転半径を表している。
ロードビーム20において、フレクシャ30の主部である配線基板33を取り付けているビーム主部24は基端部21に対して一対の板バネ部27a,27bを介して保持されており、ビーム主部24には板バネ部27a,27bによるビーム面に対する法線方向の付勢力が与えられている。このビーム主部24における付勢力は突起28からスライダ重心保持部32bを介してスライダ50に対してロード荷重として加えられることになる。そのロード荷重は、例えば20〜30mN(ミリニュートン)である。このロード荷重が突起28とスライダ重心保持部32bとの間に作用し、摩擦力を発現するので、スライダ支持部材32は突起28に対して、突起28を回動中心として回動しこそすれ、それ以外の位置ずれを生じることはない。すなわち、突起28とスライダ重心保持部32bとは接触されているだけで、軸受構造を伴っていないが、前記の摩擦力により、位置ずれを生じさせることなく、突起28まわりのスライダ支持部材32およびスライダ50の回動を実現する。さらに、もし軸受構造を伴う場合には、スライダ50のピッチング動作およびローリング動作に支障が出るが、本発明の実施の形態では軸受構造を伴わないので、スライダ50のピッチング動作およびローリング動作を円滑に行わせることができる。加えて、突起28を回動中心とする回動であるスライダ50のヨーイング動作も円滑にしている。
左側の薄膜圧電体素子40aが収縮し、右側の薄膜圧電体素子40bが伸長するときのより詳しい動作を説明する。
左側の薄膜圧電体素子40aが収縮すると、その収縮の力は直接に左側の弾性ヒンジ部33dに作用する。弾性ヒンジ部33dが基端側に引かれ、スライダ支持部材32が突起28まわりでF方向に変位する。この変位の伝達は、反対側の右側の弾性ヒンジ部33eの箇所で吸収されて緩和され、伸長する右側の薄膜圧電体素子40bには作用しない。それは、まさに、この弾性ヒンジ部33eが、くびれ形状となっていて、力学的には図12(b)で説明したように、揺動支点C2を構成しているからである。
逆に、右側の薄膜圧電体素子40bが伸長すると、その伸長の力は直接に右側の弾性ヒンジ部33eに作用する。弾性ヒンジ部33eが遊端側に押され、スライダ支持部材32が突起28まわりでF方向に変位する。この変位の伝達は、反対側の左側の弾性ヒンジ部33dの箇所で吸収されて緩和され、収縮する左側の薄膜圧電体素子40aには作用しない。それは、まさに、この弾性ヒンジ部33dが、くびれ形状となっていて、力学的には揺動支点C1を構成しているからである。
結果として、一対の薄膜圧電体素子40a,40bは、互いの対称性をほぼ保ったまま、実質的に一対の弾性ヒンジ部33d,33eよりも遊端側のフレクシャ先端部33fの部分を突起28まわりに回動させることになる。すなわち、一対の薄膜圧電体素子40a,40bの伸縮、つまり一方の伸長と他方の収縮との動作を、互いに干渉することなく、円滑に実現することができる。結果として、スライダ支持部材32およびスライダ50をより小さい駆動力で抵抗少なく円滑に回動させることができる。
ロードビーム20の遊端側に設けた突起28によってスライダ支持部材32およびスライダ50を回動自在に支持していることの利点を図14(a)を用いて説明する。比較例を図14(b)および図14(c)に示す。
図14(b)のように、アクチュエータアーム201にサスペンションアーム202を支軸203を介して回動自在に取り付け、サスペンションアーム202の遊端部にスライダ204を取り付け、アクチュエータアーム201に一対の薄膜圧電体素子205a,205bを取り付け、薄膜圧電体素子205a,205bの伸縮によりサスペンションアーム202を支軸203まわりに揺動させる。
スライダ204に搭載されているヘッド(図示せず)の揺動の有効半径は、支軸203より遊端側のサスペンションアーム202およびスライダ204が占めるL2であり、長いものになっている。
これに対して、本発明の実施の形態の場合には、図14(a)に示すように、スライダ50に搭載されているヘッド60の回動中心は、ロードビーム20の長手方向の充分に遊端側にシフトした位置にある突起28である。ヘッド60の回動の有効半径はL1であり、図14(b)に比べて充分に短くなっている。
図14(c)の場合、アクチュエータアーム301にロードビーム302が取り付けられている。ロードビーム302は、一対の弾性を有する梁302a,302bおよびこれらの連結部302cから構成されている。連結部302cにスライダ303が取り付けられている。梁302a,302bの表面に薄膜圧電体素子304a,304bが貼り付けられている。
一対の薄膜圧電体素子304a,304bの一方を伸長し、他方を収縮することにより、図14(d)に示すように、一対の梁302a,302bの一方を伸長し、他方を収縮する。これで、一対の梁302a,302bの連結部302cとともに、スライダ303を横方向に変位させる。
しかし、この場合、伸長する側の梁302bは、連結部302cを介して他方の梁302aに対してそれが収縮しようとするのを妨げるように作用し、逆に、収縮する側の梁302aは、連結部302cを介して他方の梁302bに対してそれが伸長しようとするのを妨げるように作用する。つまり、回動中心まわりの回動というものではなく、突っ張りと引っ張りの同時作用の中でスライダ303を横方向に変位させている。すなわち、比較的大きな反力が発生する状況となっている。これでは、必要な力が大きいものとなるだけでなく、スライダ303の円滑な変位が行えない。
これに対して、本発明の実施の形態の場合には、ロードビーム20の遊端側の突起28を回動中心とする並進的なリンク機構による回動であり、そのリンク機構の揺動支点が弾性ヒンジ部33d,33eで構成されているので、スライダ50の変位を小さい力で円滑に行うことができる。
以上の相乗により、本発明の実施の形態によれば、トラッキング補正において、応答遅れなく、ヘッドを高速かつ高精度に微小変位させることができる。
次に、回動中心であるロードビーム20における突起28と一対の弾性ヒンジ部33d,33eとの位置関係の意義について説明する。
図15(a)〜図15(e)を用いて説明する。80aはロードビームの突起28に相当する支点、81a,81bは一対の薄膜圧電体素子40a,40bに相当する第1および第2の変位部材、82a,82bは一対の弾性ヒンジ部33d,33eに相当する第1および第2の揺動支点、90はスライダ支持部材32およびスライダ50に相当する回動対象である。
本発明の実施の形態の場合は、図15(a)に示すように、回動中心80aを通ってロードビーム80の中心線Yに対する直角方向の直線Xを描くと、一対の揺動支点82a,82bは直線X上に存在している。すなわち、揺動支点82a,82bの中点82cは、支点80aに一致している。
図15(c)に示す比較例の場合は、一対の揺動支点82a,82bは直線Xから離れている。一対の揺動支点82a,82bの中点82cと支点80aとの間には、Δyのずれがある。
比較例の場合に、図15(d)に示すように、回動対象90を矢印F方向に回動させる場合の動作を説明する。第1の変位部材81aを矢印D方向に収縮すると同時に第2の変位部材81bを矢印E方向に伸長する。回動対象90は、直接的には、一対の揺動支点82a,82bの中点82cを中心として回動しようとする。しかしながら、実際には、支点80aと回動対象90との当接点での摩擦力のために、実際の回動中心は支点80aとなる。このような作用力の伝達の不整合に起因して、一対の変位部材81a,81bは、矢印F方向とは反対の矢印H方向に変位する。また、回動対象90と支点80aとの当接点において、回動対象90には矢印I1方向に摩擦力が発生し、支点80aには矢印I2方向に反力が発生する。これらが偶力となり、その結果、図15(e)に示すように、ロードビーム80は矢印K方向に捩れる。
これに対して、本発明の実施の形態の場合には、図15(a)のように一対の揺動支点82a,82bの中点82cが支点80aと一致しているので、図15(b)に示すように、矢印F方向に回動対象90を回動させるとき、作用力が中心線Yに関して対称的に作用することになり、ロードビーム80には捩れは生じない。すなわち、作用力の伝達が効率良く行われ、応答性が向上する。
次に、回動対象の重心と回動中心とが一致していることによる利点について説明する。
本発明の実施の形態の場合には、図16(a)に示すように、回動対象90の重心Gと回動対象90の回動中心80aとが一致している。
図16(c)に示す比較例の場合には、回動対象90の回動中心80aと回動対象90の重心Gとがずれている。
比較例の場合に、回動対象90を矢印F方向に回動させる場合の動作を説明する。図16(d)に示すように、第1の変位部材81aを矢印D方向に収縮すると同時に第2の変位部材81bを矢印E方向に伸長する。回動対象90は、一対の揺動支点82a,82bの中点82cと一致する支点80aを中心として回動する。この回動対象90の回動は、支点80aを中心とした重心Gにおけるモーメントとして発現される。しかしながら、重心と回動中心とが不一致の場合には、図16(e)に示すように、回動中心である支点80aに反力Rが発生する。この反力Rは一対の変位部材81a,81bに作用し、矢印F方向とは反対の矢印H方向に変位部材81a,81bを変位させる。これは、回動対象90を逆方向に戻す作用となり、トラッキング補正における応答遅れをもたらす。
これに対して、本発明の実施の形態の場合には、図16(a)のように一対の揺動支点82a,82bの中点に一致する支点80aが回動対象90の重心Gと一致しているので、図16(b)に示すように、矢印F方向に回動対象90を回動させるとき、作用力が中心線Yに関して対称的に作用することになり、変位部材81a,81bに戻り反力は生じない。すなわち、作用力の伝達が効率良く行われ、応答性が向上する。
本発明の実施の形態においては、図17(a)に示すように、フレクシャ30の圧電体支持部33a,33b上に、薄膜圧電体素子40a,40bを貼り付けているが、ヘッド用配線34も同様に圧電体支持部33a,33b上に形成している。ヘッド用配線34は、左側の薄膜圧電体素子40aに対しては第1のヘッド配線34aと第2のヘッド配線34bとグランド配線35dの組み合わせであり、右側の薄膜圧電体素子40bに対しては第3のヘッド配線34cと第4のヘッド配線34dとグランド配線35dの組み合わせである。これらの配線の厚みを充分に大きくし、薄膜圧電体素子40a,40bの高さと等しい高さにしてある。これらの配線はフレクシャ30の構成要素である。すなわち、フレクシャ30の厚み方向中央の中立軸30nを、薄膜圧電体素子40a,40bの中立軸40nに一致させている。
このように中立軸30nと中立軸40nとを一致させてあることの利点を以下に説明する。
図17(b)および図17(c)は比較例を示すが、内部に配線34e,34fが埋め込まれた圧電体支持部33a,33bの上に薄膜圧電体素子40a,40bが貼り付けられている。配線34e,34fを圧電体支持部33a,33bの内部に埋め込んであるため、フレクシャ(弾性ヒンジ)の中立軸30nと薄膜圧電体素子40a,40bの中立軸40nとがΔtの段差を生じている。
図17(d)は、薄膜圧電体素子40a,40bに逆極性の電圧を交互に印加する結果、機械的共振を起した状態を示す。この共振によって、フレクシャに法線方向の振動88が発生する。比較例の場合、フレクシャの中立軸30nと薄膜圧電体素子の中立軸40nとが段差Δtを伴っているために、その段差寸法が振動におけるモーメントの腕45を構成することになる。すると、フレクシャの振動が腕45を介して増幅され、弾性ヒンジ部33d,33eを矢印M方向に振動させる現象を誘発する。これは、スライダに不要なピッチング方向の動きを与えることになる。
これに対して、本発明の実施の形態では、図9(a)および図17(a)に示すように、フレクシャの中立軸30nと薄膜圧電体の中立軸40nとが一致していて、モーメントの腕がないので、かりに機械的共振によってフレクシャ30が振動しても、その増幅を抑制することができる。その結果として、トラッキング補正の制御を高速かつ高精度に行うことができる。
なお、上記の実施形態についての説明では、フレクシャ30において、その左側の圧電体支持部33aと右側の圧電体支持部33bとがスリット33cによって分離されているが、それ以外の構成として、これら両圧電体支持部33a,33bを平面的に一連一体につないだ状態に構成してもよい。その場合は、薄膜圧電体ユニット40の法線方向における有害な振動を抑制する機能が発揮される。
フレクシャ30の段状のスライダ重心保持部32bについては、スライダ支持部材32の段状の折り曲げ加工を行うことに代えて、図18に示すように、配線基板33においてパターン配線を行うときに同時的に突起を形成するようにしてもよい。これは、フレクシャ先端部33fにおいてスリット33cに臨む部分をスリット33c側に膨出し、その膨出部分33gに、スライダ50をその重心またはその近傍で回動自在に支持する突起33hを形成してある。複数仕様への応用性が劣ることになるが、段状の折り曲げ加工は不要である。